JP3667901B2

JP3667901B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3667901B2
Application number: JP28223196A
Authority: JP
Inventors: 幸伸野口
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: JPH10122647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用の湯を風呂の浴槽へ落とし込む湯張り機能を備えた給湯器のような燃焼装置に関し、特に、供給される水の一部を熱交換器に流さないためのバイパス通路を有する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、給湯機能の他に浴槽への注湯、風呂の追い焚きなどの他機能を備えた給湯器の要部構成図である。この給湯器は、器具内に給湯バーナ２によって加熱される給湯熱交換器３を備えた給湯燃焼系３３と給湯以外の他機能バーナとして機能する追い焚きバーナ２０によって加熱される追い焚き燃焼系３４を有しており、給湯燃焼系３３と追い焚き燃焼系３４とは注湯弁２５を介して注湯通路３５により接続されている。
【０００３】
給湯燃焼系３３の給湯バーナ２には、ガス供給通路１９から燃料ガスが供給されるようになっている。ガス供給通路１９には図示しない電磁弁と比例弁が設けられており、これらの電磁弁や比例弁により、給湯バーナ２に供給される供給ガス量を調整できるようになっている。給湯バーナ２の上面側には給湯バーナ２の点火を行うイグナイタ電極１２と炎を検知するフレームロッド電極１３が設けられており、給湯バーナ２の下側には給排気用の燃焼ファン３７が設けられており、燃焼ファン３７にはファン回転数を検出するファン回転センサ３９が設けられている。
【０００４】
給湯熱交換器３の入口側には、給湯熱交換器３に水を供給する給水通路として機能する給水管１が接続されており、この給水管１には、給湯熱交換器３に供給する水の温度を検出する入水温度センサ１５と、熱交換器３に供給される水の流量を検出する第一の水量センサ６が設けられている。給湯熱交換器３の出口側には、給湯熱交換器３によって加熱された湯が出湯される出湯管７が配置され、台所などの所望の場所に導いて給湯する給湯通路として機能する給湯管４につながっている。この出湯管７には、給湯熱交換器３から出湯される湯の温度を検出する出湯温度センサ１７が設けられている。
【０００５】
また、追い焚き燃焼系３４の追い焚きバーナ２０にも前記給湯バーナ２と同様に、図示しない電磁弁が設けられたガス供給通路１９により燃料ガスが供給されるようになっており、追い焚きバーナ２０の上面側にもイグナイタ電極１２とフレームロッド１３とが設けられている。また、この追い焚きバーナ２０には、前記給湯側の共通の燃焼ファン３７により空気が供給されるようになっている。
【０００６】
追い焚き熱交換器２３には、追い焚き循環管路１８が接続されており、追い焚き循環管路１８には浴槽２１が接続されている。また、追い焚き循環管路１８には、循環ポンプ２２と風呂温度センサー２４と流水センサー２７が設けられており、循環ポンプ２２の働きにより、浴槽２１内の湯が追い焚き循環管路１８を循環するようになっている。
【０００７】
また、この給湯器には制御装置５が設けられており、制御装置５にはリモコン１４が接続されている。リモコン１４の指示などに従い、制御装置５により給湯燃焼系３３及び追い焚き燃焼系３４の燃焼制御が行われるようになっている。例えば、台所などで給湯栓２８が開けられると、給水管１側から給湯熱交換器３に水が供給され、この給湯熱交換器３に供給される水の流量が第一の水量センサ６により検出される。制御装置５は第一の水量センサ６から入水信号を受けたときに燃焼ファン７を回転させ、ガス供給通路１９の上記電磁弁と比例弁を開けて、イグナイタ電極１２を駆動して、点火を行い、フレームロッド電極１３で炎を検知した後に、出湯温度センサ１７で検出される出湯温度がリモコン１４で設定される設定温度となるように、上記比例弁の開弁量を制御し、併せて、燃焼量に応じて燃焼ファン３７の回転制御を行い、給湯運転を制御する。そして、このような制御により給湯管４からはリモコン１４で設定した設定温度の湯が台所などの所望の場所に供給されるようになる。
【０００８】
また、リモコン１４などで追い焚き運転が指令されたときには、制御装置５は、追い焚き循環管路１８の循環ポンプ２２を駆動させて、浴槽２１内の湯水を追い焚き循環管路１８を介して循環させる。そして、流水スイッチ２７が湯水の流れを検知したときに、制御装置５は燃焼ファン３７を回転し、ガス供給通路１９の電磁弁を開き、点火によりバーナ２０を燃焼させて追い焚き熱交換器２３を通る循環湯水を加熱して浴槽２１内の湯水の追い焚きを行う。そして、風呂温度センサ２４で検出される風呂温度がリモコン１４によって設定される風呂設定温度に達したときに追い焚き運転を停止する。
【０００９】
さらに、この給湯器は、電磁弁のような注湯弁２５を開けることにより、給湯熱交換器３で作り出した湯を、出湯管７から分岐した注湯管３５及び追い焚き循環管路１８を介して浴槽２１内に落とし込んで湯張りを行う自動湯張り機能を備えている。圧力センサなどを用いた図示しない水位センサにより湯張りの水位がリモコン１４などで設定される設定水位に達したときに注湯弁２５が閉じられて湯張りの停止が行われ、次に循環ポンプ２２を駆動して追い焚き運転が行われる。
【００１０】
通常、この湯張り機能を有する給湯器は、注湯中に給湯栓２８が開かれた場合、注湯を一旦停止させ、給湯を優先する給湯優先機能を有している。使用者が注湯中においても給湯を使用したい場合に、注湯を継続すると、注湯に使用する湯量分だけ十分な給湯量を供給できないからである。即ち、注湯指令により注湯弁２５が開けられ、出湯管７からの湯がすべて注湯管３５に流れているとき、給湯栓２８が開かれると、注湯弁２５は閉じられ、出湯管７からの湯はすべて給湯管４に流れるように制御される。
【００１１】
このとき、給湯器は、給湯栓２８が開かれたことを以下のように認識することができる。即ち、注湯中においては、後述するバイパス管８に水が流れていなければ、供給される水の水量を検知する第一の水量センサ６に流れる水量と、注湯管３５に流れる湯の量を検知する第二の水量センサ１１に流れる水量は同じである。しかし、給湯栓２８が開かれると、出湯管７からの湯の一部が給湯管４にも流れるため、第一の水量センサ６に流れる水量と第二の水量センサ１１に流れる水量とは異なってくる。従って、この両水量センサ６、１１に流れる水量の差を得ることにより、注湯中における給湯割り込み状態を認識することができる。
【００１２】
ここで、バイパス管８について説明する。バイパス管８は、給水管１に流れる水の一部を熱交換器３を通さずに出湯管７へ供給するために設けられ、給水管１の第一の水量センサー６の位置より上流から分岐され、出湯管７に接続されている。また、バイパス管８にはバイパス弁１０が設けられている。
【００１３】
バイパス弁１０が開かれているときは、供給される水のすべては熱交換器３を通らず、一部はこのバイパス管８を通り、出湯管７において所定の設定温度に混合される。例えば、設定温度が４０度のような低い場合であっても、熱交換器３を通る水の温度を例えば８０度のような高い温度に加熱し、バイパス管８を通らない水と混合することにより４０度の設定温度の湯をつくることができる。この混合された湯が上記４０度のような所定の設定温度であるか否かは混合出湯温度センサ１６により検出される。
【００１４】
熱交換器３を通る水の温度は、該温度が例えば上記４０度のように比較的低い温度であると、熱交換器３に結露が発生し、さらに、この結露は、排気ガス中に含まれる窒素酸化物や硫黄成分と反応し、熱交換器の腐食の原因となるという問題点があるので、上述のように例えば８０度のような高温であることが好ましい。ゆえに、バイパス管８を用いることによって、低温出湯を行う場合であっても、熱交換器を通る水の温度を常に例えば８０度のような高温に維持し、結露の発生を防止している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイパス管８を給水管１の第一の水量センサ６の位置より下流側に接続する場合は、供給される水の一部がバイパス管８へ流れるため、熱交換機３に供給される水量を正確に検知することができず、熱交換器３を正確に制御できないという欠点がある。
【００１６】
一方、図１に示すように、バイパス管８が、給水管１に設けられた第一の水量センサ６の上流側から分岐している場合、上記のような問題は生じないが、供給される水の一部がバイパス管８を通ると、給水管１に供給される水の総水量を第一の水量センサ６において検知することができない。よって、注湯中における第一の水量センサ６に流れる水量と第二の水量センサ１１に流れる水量とが一致しなくなり、上述のような給湯栓２８の開閉を両水量センサー６、１１に流れる水量の差の検知による認識ができなくなる。
【００１７】
そこで、従来は、上述のようなバイパス管８の配置の構成において、注湯を行う際はバイパス弁１０を閉じ、バイパス管８に水を流さず、供給される水すべてを熱交換器３に通す方法が取られていた（特開平５−８７３５９参照）。
【００１８】
しかし、通常、浴槽２１への注湯の場合、注湯される湯の設定温度は約４０度付近の比較的低温であるため、給水管１に供給される水をバイパス管８へ流さず、すべて熱交換器３へ送ると、上述のような熱交換器３の結露という問題が生じる。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、上述のようにバイパス管８が給水管１に設けられた第一の水量センサ６の上流側から分岐している場合に、バイパス管８に水を流すときであっても、供給される水の総水量を得ることができる手段を備え、さらに、それにより、注湯中における給湯割り込み状態を認識できる手段を備えた燃焼装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の第一の発明によれば、給湯熱交換器と、該給湯熱交換器に水を供給する給水通路と、前記給湯熱交換器によって加熱された湯が出湯される第一の出湯通路と、前記給水通路から分岐し、前記第一の出湯通路に接続されるバイパス通路と、前記熱交換器に入る水量を検出する第一の水量検知手段と、前記給水通路に流れる水の温度を検知する第一の温度検知手段と、前記熱交換器から出湯される湯の温度を検知する第二の温度検知手段と、前記バイパス通路からの水と混合された湯の温度を検知する第三の温度検知手段と、前記第一の出湯通路から分岐され、弁を備えた第二の出湯通路と、前記第二の出湯通路の水量を検出する第二の水量検知手段と、注湯指令に基づいて、前記弁が開いて湯が前記第一の出湯通路から前記第二の出湯通路を通って注湯が行われているときに、前記第一の水量検知手段、前記第一、第二及び第三の温度検知手段の出力から前記第一の出湯通路の前記バイパス通路接続地点より下流側に流れる水量を演算する制御手段とを備えた燃焼装置を提供することにより達成される。
【００２１】
さらに、上記目的は、本発明の第二の発明によれば、前記第一の発明において、前記制御手段が、前記演算により得られる水量と前記第二の水量検知手段により得られる水量とが等しいときを注湯のみが継続していると判断することを特徴とする燃焼装置を提供することにより達成される。
【００２２】
さらに、上記目的は、本発明の第三の発明によれば、前記第一又は第二の発明において、前記制御手段が、前記演算により得られる水量と前記第二の水量検出手段により検出される水量とが異なったとき、給湯割り込み状態と判断して、前記弁を閉じることを特徴とする燃焼装置を提供することにより達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
本実施の形態においては、図１に示した制御装置５が、次のような演算を行うことにより、図１に示す第一の水量センサ６に流れる水量と第二の水量センサ１１に流れる水量との差を検出することにより、給湯割り込み状態を認識することができる。即ち、第一の水量センサ６に流れる水量をＶ₆、第二の水量センサ１１に流れる水量をＶ₁₁、バイパス管８に流れる水量をＶ₈とし、さらに、入水温度センサ１５により検出される温度をＴ₁₅、出湯温度センサ１７により検出される温度をＴ₁₇、混合出湯温度センサ１６により検出される温度をＴ₁₆とすると、与えられた熱量ΔＱを求める計算式ΔＱ＝ｃ・Ｖ・ΔＴ（ｃは比熱、Ｖは体積、Ｔは温度）から次の関係式が成立する。
Ｖ₆×（Ｔ₁₇−Ｔ₁₅）＝（Ｖ₆＋Ｖ₈）×（Ｔ₁₆−Ｔ₁₅）・・・・（１）
左辺は、第一の水量センサ６を通過した水量Ｖ₆の熱交換器３の通過前後の温度変化から得られる熱交換器３によって与えられた熱量を示す。また、右辺は、給水管１から供給される水の総水量Ｖ₆＋Ｖ₈即ちＶ_Tのバイパス管９への分岐前及び出湯管７のバイパス管９接続地点より下流の温度変化から得られる総水量Ｖ_Tが得た熱量を示す。そして、バイパス管９に流れる水量Ｖ₈は熱交換器３から熱量を与えられていないので、この両辺の熱量は等しい。従って、燃焼中においては、Ｔ₁₇＞Ｔ₁₆＞Ｔ₁₅が成立する。
【００２５】
上記（１）の関係式より、総水量Ｖ_Tを求める。即ち、
Ｖ_T＝Ｖ₆×（Ｔ₁₇−Ｔ₁₅）／（Ｔ₁₆−Ｔ₁₅）・・・・（２）
そして、上記関係式（２）により求められた総水量Ｖ_Tと第二の水量センサ１１に流れる水量Ｖ₁₁を比較する。注湯中においては、総水量Ｖ_Tはすべて注湯管３５を流れるので、第二の水量センサ１１により検出される水量Ｖ₁₁とほぼ等しい。一方、図１の給湯栓２８が開けられると、総水量Ｖ_Tの一部が給湯管４に流れるため、Ｖ_TとＶ₁₁は異なる値となってしまう。
【００２６】
従って、Ｖ_T＝Ｖ₁₁であるときに、Ｖ_T≠Ｖ₁₁（又はＶ_T＞Ｖ₁₁）であることを検知することにより、給湯割り込み状態を判断することができる。
【００２７】
図２に、上述の演算及び判断を行う制御装置５内に設けられたマイクロコンピュータ５０の概略ブロック図を示す。マイクロコンピュータ５０内では、ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５３及び上記関係式（２）や上記Ｖ_TとＶ₁₁の比較判断プログラムなどを格納したＲＯＭ５４がバス５５を介して接続されている。そして、第一の水量センサ６、第二の水量センサ１１、入水温度センサ１５、出湯温度センサ１７、混合出湯温度センサ１６からの出力信号がマイクロコンピュータ５０のインターフェース５１を介して入力されると、前記ＣＰＵ５２により上記演算及び判断が行われ、上記の条件に基づいて注湯弁２５の閉信号が送られる。
【００２８】
図３は、上記演算及び判断を実行するためのフローチャートである。ステップＳ１において、注湯指令が出されると、注湯弁２５が開かれ（ステップＳ２）、図１における出湯管７に流れる湯はすべて注湯管３５へ流れる。そのとき、バイパス弁１０は開けられており、バイパス管８には水が流れている。そして、マイクロコンピュータ５０において、上記関係式（２）に基づき出湯管７に流れる総水量Ｖ_Tを求め（ステップＳ３）、さらに、ステップＳ４において、注湯管３５に流れる水量を検出する第二の水量センサ１１から得られた水量Ｖ₁₁とを比較する。Ｖ_T＝Ｖ₁₁であれば、引き続き注湯が継続されるが、図１における給湯栓２８が開かれ、出湯管７を流れる総水量Ｖ_Tの一部が給湯管４へ流れることにより、Ｖ_T≠Ｖ₁₁（又はＶ_T＞Ｖ₁₁）であることが検知されると、給湯割り込み状態と判断され、注湯弁２５が閉じられる（ステップＳ５）。注湯弁２５が閉じられた後、給湯使用を停止するために給湯栓２８が閉じられると、一旦、図１における給湯燃焼系３３では水の流れが止まり、Ｖ_Tはゼロとなる。従って、ステップＳ６において、Ｖ_T＝０が検知されると、給湯割り込み状態の終了と判断し、引き続き注湯指令が出されているときは（ステップＳ１）、再度注湯弁２５が開かれ（ステップＳ２）、注湯が再開する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、バイパス管に水を流すときであっても、供給される水の総水量が得られるので、注湯を行うときにバイパス管を閉じることなく、注湯状態における給湯割り込みを検知することができ、バイパス管を閉じることにより生じる熱交換器の結露、さらに結露による熱交換器の腐食のおそれを回避することができる。又バイパス管８接続点より下流かつ、注湯管３５接続点より上流の部分の流量がわかるので、第１の流量センサ６との差からバイパス管８に流れる流量がわかる。したがってバイパス弁１０を閉じていても閉弁故障による「漏れ」が発生している場合でも検知することができ、ある一定量以上の「漏れ」が発生している場合は故障表示等するなどにも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃焼装置の要部構成ブロック図である。
【図２】制御装置に設けられたマイクロコンピュータのブロック図である。
【図３】本実施の形態を実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１給水管
３熱交換器
５制御装置
６第一の水量センサ
７出湯管
８バイパス管
１１第二の水量センサ
１５入水温度センサ
１６混合出湯温度センサ
１７出湯温度センサ
２５注湯弁
３５注湯管

Claims

給湯熱交換器と、
該給湯熱交換器に水を供給する給水通路と、
前記給湯熱交換器によって加熱された湯が出湯される第一の出湯通路と、
前記給水通路から分岐し、前記第一の出湯通路に接続されるバイパス通路と、
前記熱交換器に入る水量を検出する第一の水量検知手段と、
前記給水通路に流れる水の温度を検知する第一の温度検知手段と、
前記熱交換器から出湯される湯の温度を検知する第二の温度検知手段と、
前記バイパス通路からの水と混合された湯の温度を検知する第三の温度検知手段と、
前記第一の出湯通路の前記バイパス通路接続地点より下流側で前記第一の出湯通路から分岐され、弁を備えた第二の出湯通路と、
注湯指令に基づいて、前記弁が開いて湯が前記第一の出湯通路から前記第二の出湯通路を通って注湯が行われているときに、前記第一の水量検知手段、前記第一、第二及び第三の温度検知手段の出力から前記第一の出湯通路の前記バイパス通路接続地点より下流側に流れる水量を演算する制御手段とを備えた燃焼装置。
前記第二の出湯通路の水量を検出する第二の水量検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記演算により得られる水量と前記第二の水量検知手段により得られる水量とが等しいときを注湯のみが継続していると判断することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
前記制御手段は、前記演算により得られる水量と前記第二の水量検出手段により検出される水量とが異なったとき、給湯割り込み状態と判断して、前記弁を閉じることを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
前記制御手段は、前記第三の温度検知手段が検知する温度に基づいて、前記バイパス通路からの水と混合された湯が所定の設定温度であるかどうかを判断するとともに、前記第三の温度検知手段が検知する温度を用いて、前記第一の出湯通路の前記バイパス通路接続地点より下流側に流れる水量を演算することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の燃焼装置。